Estudio de capas semiconductoras de ZnO con nanopartículas de plata para su aplicación como sensor de gas.

Abstract

Este trabajo de investigación se enfoca en producir películas de óxido de zinc (ZnO), a las cuales se han incorporado en su superficie nanopartículas de plata (AgNPs), para su aplicación como sensor de gases. A través de un sistema de depósito por vapor químico (CVD, por sus siglas en inglés), se realizó una serie de experimentos utilizando un precursor de zinc, en forma de micro trazas, polvos con granos del orden de 150 μm, para la obtención de nanovarillas de ZnO. Las AgNPs fueron sintetizadas por la técnica de electrolisis e incorporadas en la superficie del semiconductor mediante micro-aspersión. La caracterización de las AgNPs fue realizada mediante las técnicas de dispersión dinámica de la luz y espectroscopía UV-VIS, para determinar el tamaño de partícula y el plasmón de resonancia característico de las AgNPs. Las mediciones en películas de ZnO y de aquellas en las que se incorporaron las AgNPs, se llevaron a cabo utilizando las técnicas de fotoluminiscencia, catodoluminiscencia, espectroscopía de energía dispersiva de rayos-X, microscopia electrónica de barrido, espectroscopía de fotoelectrones emitidos por rayos X, microscopía de fuerza atómica; así como la caracterización eléctrica mediante la técnica de 4 puntas colineales. Esto nos permitió demostrar la formación de nanovarillas de ZnO, la presencia de AgNPs en su superficie y conocer sus características eléctricas y fisicoquímicas. La adición de las AgNPs en la superficie del ZnO, modificó las propiedades eléctricas de las películas. Lo cual permitirá estudiarlas como una capa activa semiconductora, para ser aplicado en un sensor, orientado a la detección de gases. Como etapa final del proyecto, se diseñó y fabricó una cámara de pruebas con atmósfera controlada, en donde se propone medir la resistividad eléctrica de las películas basadas en ZnO. Los resultados demuestran la adecuada producción de nanovarillas de ZnO decoradas con nanopartículas de plata.